第六章液体燃烧

1、 液体燃料的燃烧主要是在气态下进行的, 即先将液体燃料进行汽化蒸发形成燃油蒸汽, 然后再与空气中的氧混合进行燃烧, 所以说液体燃料的燃烧实质上也是一种气相燃烧,不同的就是多了一道蒸发汽化过程。 显然,液体燃料的燃烧时间应由蒸发、 扩散混合和化学反应这三部分组成,由于化学反应非常迅速,蒸发过程是最为缓慢的环节,所以说,液体燃料的燃烧速度就主要取决于蒸发速度的大小, 提高蒸发速度就会有效地提高燃烧速度,那么怎样才能提高蒸发速度呢?一般地说, 液体燃料的蒸发速度取决于它和周围空气之间的接触表面积、温度差、浓度差和燃料扩散系数大小等因素。在这些因素中, 增加它与空气的接触表面积是一个关键因素,利用雾化

2、装置(喷油嘴等)把液体燃料雾化成为很细的滴群,就是增大蒸发表面积,提高燃烧速度的重要手段。 例如:1Kg的燃料如果以一个圆球体的形状出现, 其蒸发表面积只有0.052m2,假如把它雾化成直径为30m 的均匀滴群,那么其总表面积将增至330m2,即增大了6400倍,所以说,雾化后的蒸发速度和燃烧速度必然会大幅度地增高。 另外,较高的液体温度(使表面处达到饱和蒸汽压力 )较小的直径和较大的相对速度,较大的质扩散系数,都对提高蒸发速度有利。 根据汽化蒸发的方式, 液化燃料燃烧方式通常有液面燃烧,灯芯燃烧,雾化燃烧等。 u液面燃烧: 由于液体燃料的蒸发在其自由表面上产生一层蒸汽 ,这些燃油蒸汽与空气混

3、合并被加热着火燃烧,形成火焰,液体表面从火焰中吸收热量,促使其蒸发大大加速,提供更多的燃料蒸汽,使燃烧更加迅速。u灯芯燃烧:酒精灯、煤油灯、煤油炉等。u雾化燃烧:就是用雾化器将燃油碎成微粒,再蒸发后燃烧,雾化燃烧在工程中应用最广泛。 雾化燃烧是一个涉及同时发生热量、质量和动量交换以及化学反应的复杂过程,由于过程的复杂性,难于用直接研究雾化的办法来得出液体燃料燃烧的详细而精确的资料,正是由于遇到这些困难,所以目前研究的方法是:对单个油滴作仔细的研究, 即研究各种因素对燃烧速度的影响,再将结果外推到滴群(液雾),在实验中,研究各个液滴之间相互作用的规律。 燃料雾化方法1、机械式也叫离心式: 油在一

4、定压力下由切线方向进入雾化器旋涡室, 经过旋转运动后喷出雾化。 2、旋转式:(转杯式) 转杯高速旋转,产生离心力使油雾化。 靠蒸汽从雾化器中高速喷出，将油吹碎。 3、蒸汽或压缩空气雾化器4、低压空气式雾化器油在较低的压力下从雾化器中心喷出，利用较高压的空气从油的四周喷入，从而将油雾化。雾化过程及机理雾化过程：液体-液滴影响参数：液体燃料射流与周围的气体间的相对速度和雾化喷嘴前后得压力差是影响雾化过程得重要参数。压力差越大，相对速度越大，雾化过程进行得越快，液滴群尺寸也就越细。 雾化过程： 1、液体由喷嘴流出形成液体柱或液膜 2、由于液体射流本身得初始湍流以及周围气体对射流得作用（脉动、摩擦等）

5、，使液体表面产生波动、褶皱，并最终分离为液体碎片或细丝； 3、在表面张力的作用下，液体碎片或细丝收缩成球形液滴 4、在气动力作用下，大液滴进一步破碎。 液滴分离的基本原理 液体表面不断增大，直到它变得不稳定并破碎。液滴从液体产生的过程，依赖于液体在雾化喷嘴中的流动性质（层流还是湍流）、给液体加入能量的途径、液体的物理性质以及周围大气的性质。 液滴分离的机理 1、压力式喷嘴是利用喷嘴进出口压差实现液滴从液体射流中分离； 2、旋转式喷嘴是利用喷嘴进出压差和旋转离心力使液膜失稳而分离出液滴； 3、气动式喷嘴则是利用空气和蒸汽作雾化介质使液滴从液体燃料中分离。 液滴在气体介质中飞行受到的力： 一是外力，它是由液体压力形成的向前推进力、气体的阻力和液滴本身的重力所组成；二是内力，有内摩擦力（和表面张力，这两种力都将液滴维持原状。 当液滴直径较大且飞行较快时，外力大于内力，液滴发生变形。因外力沿液滴周围分布是不均匀的，故变形首先从液滴被压扁开始，这样液滴就有可能被分离成小液滴，如分裂出来的小液滴所受到的力仍然是外力大于内力，则还可继续分裂下去。随着分裂过程的进行，液滴直径不断减小，质量和表面积就不断减少，这就意味着外力不断减小而内力不断增加。最后内外力达到平衡时雾化过程就停止了。乳化燃烧 乳化：在某种液体中把不能与其相混合的其他液体似的微粒均匀分散存在此液体中。 乳化油燃烧的特点：二次雾